Элхонон Голдберг - Креативный мозг [Как рождаются идеи, меняющие мир] [litres]

Открытие СДС также может пролить свет на главный вопрос этой книги: как создаются русалочки, пещерные человекольвы, невозможные утверждения по Хомскому и великие научные идеи. Придумывание подобных концепций требует комбинирования элементов нескольких нейронных сетей (каждая из которых представляет определенную «старую» информацию, образ или идею) в одну «новую». Эти различные отображения в большинстве случаев могут иметь очень мало общего, а воплощающие их нейронные сети могут почти, или вообще, не перекрываться. В том-то и загадка. Если нет ни гомункулуса, ни его волшебной руки, как могут эти неперекрывающиеся нейронные сети сходиться вместе? Предполагается, что эта способность является уникальной прерогативой префронтальной коры. Чтобы проиллюстрировать эту мысль, давайте рассмотрим часто используемый нейропсихологами тест на вербальные ассоциации (Verbal Fluency). Испытуемого просят назвать максимально возможное количество тех или иных слов за определенный период времени, обычно это несколько минут. Существуют две разные формы задания, каждая из которых, предположительно, характеризует функциональную целостность различных частей коры. В одном случае испытуемого просят придумать как можно больше представителей определенной категории – например, названий предметов одежды или животных. В другом варианте испытуемый должен называть максимальное количество слов, начинающихся на одну букву. На первый взгляд кажется, что эти задания одинаковы: оба требуют обращения к словарному запасу индивидуума и извлечения из него определенных понятий. Однако многие нейропсихологи считают, что, несмотря на внешнюю простоту, требования к нейронным сетям для выполнения этих двух внешне похожих заданий различны: для последнего задания необходимо участие лобных долей, а для первого этого не требуется. Почему? Потому что словарный запас организован в головном мозге по принципу семантической иерархии, а не по фонологической или графемной форме слова. Это значит, что, если задание заключается в перечислении названий предметов, которые относятся к той же самой категории, испытуемый обращается к отображениям в нейронах, которые хранятся в коре близко друг к другу, и лежащие в основе отображений нейронные сети почти перекрываются. Но чтобы перечислить слова, которые начинаются с той или иной буквы, мозг должен «поставить под сомнение» естественный порядок отображения речи в коре и обратиться к совершенно разным сетям, расположенным далеко друг от друга и почти не перекрывающимся. Сопоставление непривычных идей или фактов в необычных и неожиданных сочетаниях также лежит в основе инновации и креативности особого рода, и механизм работы нейронов, обеспечивающий эти процессы, может быть по сути подобным тому, который участвует в выполнении описанных здесь простых нейропсихологических тестов.

Как это происходит в мозге? Как элементы разных, возможно имеющих различное нейроанатомическое расположение нейронных сетей интегрируются в связную и целостную новую сеть? То, что из этого следует, не может даже считаться научной гипотезой. Я буду называть это «научной фантазией» и позволю себе порассуждать о ней здесь, хотя эта идея может подвергнуться осмеянию моими учеными коллегами как слишком заурядная или сумасбродная. Но я представлю ее здесь, на тот случай, если она вдруг окажется пророчеством. Если уж на то пошло, эта идея может быть представлена в виде интересной численной модели нейронной сети, что может подтвердить – или опровергнуть – ее жизнеспособность.

Давайте рассмотрим два сценария этого процесса, которые не исключают друг друга. Один из сценариев включает резонанс «лобного фантома», а другой – нет. Но в обоих сценариях предсказана исключительно богатая система связей, присущая составляющим СДС пирамидным клеткам III слоя.

Сценарий 1 – ЛФ и «двойной резонанс». Предположим, что несколько устойчивых, закодированных синапсами нейронных сетей, покрывающих непересекающиеся, отдаленные области задней ассоциативной коры (теменная, височная и затылочная части), «копируются» (или «отбрасывают фантом»), одновременно или почти одновременно, в префронтальную кору при помощи опосредованного СДС лобного резонанса. Эти «нейронные копии» теперь находятся на более узкой территории коры, в каком-то ограниченном рабочем пространстве, где они буквально перекрываются, хотя и на очень короткое время. То, что «фантомные» копии нейронных схем, которые располагались далеко друг от друга в пространстве задней коры, теперь буквально перекрывается в префронтальной коре, является критически важным для той идеи, которую мы здесь развиваем. Это облегчает образование связей между их компонентами, которые были бы невозможны ранее или, по крайней мере, были маловероятны. В известном смысле это похоже на смешение разных звуковых дорожек, в результате чего получается новая мелодия (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Пересечение лобных фантомов.Сети, которые не пересекаются и которые распределены в отдаленных областях задней коры, временно «копируются» в префронтальную кору, где происходит их частичное совмещение

Нейронные сети, которые существуют в совершенно разных областях коры и не перекрываются, временно и совместно «копируются» в ограниченное пространство коры (лобные доли). Это обеспечивает почти одновременную их активацию. Комбинированная временная нейронная сеть может вызывать совершенно новые закономерности активации, связывая элементы, которые ранее никогда не связывались вместе. Несмотря на то что эти закономерности активации по большей части не представляют никаких ценных новых решений выполняемого задания, иногда такое решение может появиться. Как сказал нобелевский лауреат Лайнус Полинг: «Лучший способ найти хорошую идею – это выбрать ее из множества идей».

Теперь становятся возможными различные комбинации ранее не связанных компонентов. Допустим, что некоторые из этих de novo продуктов перекрывания «оцениваются» мозгом как соответствующие цели данного задания познавательного характера. Хотя нам придется выяснить, как именно протекает процесс оценивания, префронтальная кора почти точно в нем участвует, и нашу задачу облегчит тот факт, что de novo нейронная сеть формируется в префронтальной коре. Таким образом, отобранные нейронные сети «копируются» обратно в заднюю кору, где они будут обрабатываться так же, как и впечатления, поступающие из внешнего мира. В свое время сеть может приобрести прочную структуру, синаптически опосредованную форму и стать частью долгосрочной памяти. Или же сеть может быть отброшена на обочину. Такой процесс копирования «туда-обратно», между областями префронтальной коры и остальным неокортексом, мы будем называть «двойным резонансом». Осуществление такого резонанса может с успехом относиться к главным функциям центральной исполнительной нейронной сети («положительно направленной к заданию»).